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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA ANRMAP: VISUALIZADOR DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA CON DATOS DE PELIGRO, VULNERABILIDAD Y RIESGO EN LA REPÚBLICA MEXICANA T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE INGENIERO EN COMPUTACIÓN P R E S E N T A: OSWALDO BOCARDO MARTÍNEZ ALEJANDRA IVETTE GARCÍA MENDOZA ADRIANA BERENICE GONZÁLEZ BECERRIL ASESOR: M. C. Gabriel Mauricio Álvarez Medina MÉXICO, D. F. 2006 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Agradecimientos:Agradecimientos:Agradecimientos:Agradecimientos: A nuestro directo A nuestro directo A nuestro directo A nuestro director de tesis M. C. Gabriel Mauricio r de tesis M. C. Gabriel Mauricio r de tesis M. C. Gabriel Mauricio r de tesis M. C. Gabriel Mauricio Álvarez Medina quien nos brindo toda su Álvarez Medina quien nos brindo toda su Álvarez Medina quien nos brindo toda su Álvarez Medina quien nos brindo toda su confianza, apoyo y motivación.confianza, apoyo y motivación.confianza, apoyo y motivación.confianza, apoyo y motivación. Al Ing. Oscar Zepeda Ramos por darnos la Al Ing. Oscar Zepeda Ramos por darnos la Al Ing. Oscar Zepeda Ramos por darnos la Al Ing. Oscar Zepeda Ramos por darnos la oportunidad de colaborar en este proyecto, por oportunidad de colaborar en este proyecto, por oportunidad de colaborar en este proyecto, por oportunidad de colaborar en este proyecto, por facilitarnos todo el equipo y software necesario y facilitarnos todo el equipo y software necesario y facilitarnos todo el equipo y software necesario y facilitarnos todo el equipo y software necesario y por compor compor compor compartirnos sus conocimientos y experiencia partirnos sus conocimientos y experiencia partirnos sus conocimientos y experiencia partirnos sus conocimientos y experiencia profesional.profesional.profesional.profesional. i INDICE 1.DEFINICIÓN DEL SISTEMA: EL ANRMAP……………………………………………... 1 1.1 Introducción………………………………………………………………....... 1 1.2 Antecedentes de los SIGs…………………………………………………...... 3 1.3 Importancia del ANRMap.…………………………………………………….4 1.4 Objetivo del ANRMap…………………………………………………………8 1.5 Metodología…………………………………………………………………... 9 1.6 Relevancia…………………………………………………………….. ……... 9 2.SISTEMA FOCAL: EL CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES………….. 11 2.1 Historia del Centro Nacional de Prevención de Desastres (Cenapred)………. 11 2.2 Funciones y Organización del Cenapred …………………………………….. 11 2.3 Organigrama………………………………………………………………….. 12 2.3.1 Dirección de Investigación…………………………………………. 14 2.3.2 Dirección de Instrumentación………………………………………. 14 2.3.3 Dirección de Capacitación………………………………………….. 15 2.3.4 Dirección de Difusión………………………………………………. 15 2.3.5 Dirección de Servicios Técnicos……………………………………. 16 2.3.6 Dirección de Servicios Administrativos……………………………. 16 2.4 El Atlas Nacional de Riesgos………………………………………………… 16 2.4.1 Subsistemas que integran el Anr-Siiride……………………………. 19 2.4.1.1 Subsistema de Tecnologías de la Información……………. 20 2.4.1.2 Subsistema de Captura y Actualización de Información…. 20 2.4.1.3 Subsistema de Evaluación del Peligro……………………. 21 2.4.1.4 Subsistema Simulador de Peligro………………………… 21 2.4.1.5 Subsistema de Evaluación de la Vulnerabilidad………….. 21 2.4.1.6 Subsistema de Evaluación del Riesgo…………………….. 22 2.4.1.7 Subsistema de Evaluación de Pérdidas…………………… 22 2.4.2 Productos que se obtendrán con el Anr-Siiride……………………...22 2.4.3 Consideraciones Generales…………………………………………. 23 2.4.4 Fenómenos considerados en el ANRMap……………………………23 2.4.5 Relación del ANR-SIIRIDE con la Ingeniería en Computación…… 24 3.MARCO TEÓRICO………………………………………………………………………. 25 3.1 ¿Qué es un SIG?................................................................................................ 25 3.2 Definición de SIG……………………………………………………………. 27 3.2.1 Elementos de un SIG………………………………………………...27 3.2.1.1 Software (Soporte Lógico)………………………………... 27 3.2.1.2 Hardware (Soporte Físico)………………………………... 28 3.2.1.3 Datos……………………………………………………… 28 3.2.1.4 Personal…………………………………………………… 29 3.2.2 Funcionalidades básicas de los Sistemas de Información Geográfica………………………………………………………….. 29 3.2.2.1 Entrada de información…………………………………… 29 3.2.2.2 Presentación de la información…………………………… 29 ii 3.2.2.3 Consultas a las bases de datos…………………………….. 30 3.2.2.4 Mediciones espaciales sobre objetos ……………………... 30 3.2.2.5 Superposición de capas…………………………………… 30 3.2.2.6 Distancias euclidianas, buffers y polígonos de Thiesen…...31 3.2.2.7 Superficies de fricción……………………………………. 31 3.2.2.8 Pendientes, orientaciones y cuencas de drenaje…………... 31 3.2.2.9 Análisis de intervisibilidad (cuencas visuales)…………… 31 3.2.2.10 Análisis de redes………………………………………… 32 3.2.2.11 Modelo Complejos………………………………………. 32 3.2.3 Aplicaciones de los Sistemas de Información Geográfica………….. 32 3.2.3.1 Medio ambiente y recursos naturales……………………... 33 3.2.3.2 Catastro…………………………………………………… 33 3.2.3.3 Transporte………………………………………………… 34 3.2.3.4 Redes de infraestructuras básicas…………………….…… 35 3.2.3.5 Protección civil (riegos, desastres, catástrofes)……………35 3.2.3.6 Análisis de mercados (Sig en negocios)………………….. 36 3.2.3.7 Planificación y gestión urbana……………………………. 37 3.3 El Software y la Programación en los SIG…………………………………… 37 3.3.1 Evolución del software SIG………………………………………… 38 3.4 Arquitectura del software SIG………………………………………………... 43 3.4.1 Sig como proyecto, departamento y empresa………………………. 43 3.4.2 Arquitectura de tres niveles………………………………………… 44 3.4.3 Modelos de datos de Software y personalización…………………... 45 3.5 Bases de datos con índice espacial…………………………………………… 47 3.5.1 La representación de rasgos geográficos…………………………… 47 3.5.2 Definición de geobases con Oracle 9i………………………………. 48 3.5.3 Manejo de datos geográficos a través de ArcView………………… 50 3.5.4 Evolución de sistemas de gestión de bases de datos relacionales…... 52 3.5.5 Tablas plenamente normalizadas…………………………………… 56 3.5.6 Codificación Bynary Large Object (BLO)…………………………. 57 3.5.7 Tipos de datos definidos por el usuario…………………………….. 58 3.5.8 RDBMS ampliado espacialmente…………………………………... 58 3.5.9 ¿Cómo se crea una geobase?...............................................................62 3.6 Visualización de Información Geográfica en 3D…………………………….. 65 3.6.1 Antecedentes………………………………………………………... 65 3.6.2 La visualización en la época antigua……………………………….. 66 3.6.3 La visualización hasta el Siglo XVI…………………………………67 3.6.4 La Edad de Oro de la Visualización………………………………... 72 3.6.5 La visualización en el siglo XX…………………………………….. 74 3.6.6 La visualización en 3D………………………………………………78 3.6.7 La visualización 3D en los Sistemas de Información Geográfica…...79 3.6.8 Opciones en el mercado…………………………………………….. 81 3.6.8.1 ArcGIS 9………………………………………………….. 81 3.6.8.2 IMAGIS…………………………………………………… 82 3.6.8.3 ERDAS……………………………………………………. 84 iii 4.DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA…………………………………………………………….85 4.1 Análisis de Requerimientos…………………………………………...85 4.1.1 Objetivos……………………………………………………. 85 4.1.2 Actividades………………………………………….. ……... 85 4.1.3 Requerimientos……………………………………………... 89 4.1.3.1 Cliente…………………………………………….. 89 4.1.3.2 Servidor…………………………………………… 89 4.1.4 Resultados…………………………………………………... 90 4.2 Diseño………………………………………………………………… 91 4.2.1 Objetivos……………………………………………………. 91 4.2.2 Actividades………………………………………………….. 91 4.2.3 Resultados…………………………………………………... 98 4.3 Desarrollo……………………………………………………………... 99 4.3.1 Objetivos……………………………………………………. 99 4.3.2 Actividades…………………………………………………. 99 4.3.3 Resultados…………………………………………………..120 5.CONCLUSIONES…………………………………………………………………………127 ANEXO 1. INSTALACIÓN DE ARCSDE……………………………………………………129 ANEXO 2. ELEMENTOS DE UN MODELO DIGITAL DE ELEVACIÓN (MDE)......………….143 ANEXO 3. MANUAL DE USUARIO………………………………………………………....153 GLOSARIO………………………………………………………………………………...161 BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………....169 REFERENCIAS ELECTRÓNICAS…………………………………………………………..171 iv 1 CAPÍTULO I DEFINICIÓN DEL SISTEMA: EL ANRMAP 1.1 INTRODUCCIÓN Los Sistemas de información geográfica (SIG) se han constituido durante los últimos diez años en una de las más importantes herramientas de trabajo para investigadores, analistas y planificadores, en proyectos que tienen como fin la producción y el manejo de información (Bases de datos) relacionada con diversos niveles de agregación espacial o territorial, lo cual está creando la necesidad real de que especialistas en muchas ramas y usuarios en general conozcan sobre esta tecnología. Aunque los Sistemas de información geográfica tienen gran capacidad de análisis, procesamiento y visualización de información geoespacial, estos no pueden existir por si mismos, deben estar circunscritos a una organización, contar con personal especializado así como equipamiento adecuado, adicionalmente tienen que estar cumpliendo un objetivo y se deben garantizar recursos para su operación y mantenimiento. Un SIG es un modelo computarizado del mundo real, incorporado en un sistema de referencia geográfico, diseñado para satisfacer necesidades de información específicas, que responde de una manera analítica y espacial, a un conjunto de diversas preguntas. Esto implica una capacidad de registro selectiva ante los fenómenos del entorno y la elección de una estructura conceptual para los entes considerados, sus propiedades y los sucesos en los que se ven implicados. En la Figura 1.1, podemos observar escuelas, bibliotecas, estaciones de bomberos, lugares principales y localidades no lucrativas. Figura 1.1. Este mapa muestra la actividad de una comunidad (Geoworld, Agosto 2004). - - ... u ... - ,., ........ iiiI ._. .. ..... -----, >._ . • oo ... c .... .. ... «,,~ • ... , ....... ~ rJ ·· .. -0._ .... .... _ ............. ., CAPÍTULO I 2 Una vez que planteamos de manera general el concepto de SIGs pasaremos a nuestro sistema, el cual de manera muy simple se puede describir como un visualizador de información geográfica sobre riesgo con salida a través de Internet, con conexión a una base de datos en tiempo real (Geodatabase localizada en CENAPRED) por medio de un modelo que permite el almacenamiento físico de la información geográfica en un sistema manejador de base de datos, este sistema está programado en Visual Basic .Net con las herramientas MapObjects y ArcIMS, las cuales se describirán en el Capítulo III. En el visualizador podemos observar la República Mexicana con información sobre diversos fenómenos que pueden causar desastres en nuestro País, la interfaz de usuario la podemos observar en la Figura 1.2 que nos muestra la pantalla del ANRMap (Atlas Nacional de Riesgos). También presenta una serie de capas que despliegan información sobre aspectos geopolíticos como la división estatal y los municipios del País, así mismo muestra información sobre fenómenos de origen geológico, hidrometeorológico, químico y vulnerabilidad física de la vivienda. Tendrá una capacidad de zoom a nivel municipal, con el fin de tener una mayor visualización sobre las zonas de peligro; además muestra información precisa sobre los volcanes ya que estos se visualizarán en tres dimensiones. Con esta herramienta además podemos, obtener información necesaria para ubicar las rutas de evacuación cercanas al volcán Popocatépetl. Figura 1.2. Pantalla de la interfaz del usuario del ANRMap. DEFINICIÓN DEL SISTEMA: EL ANRMAP 3 1.2 ANTECEDENTES DE LOS SIGS En las décadas 1960 y 1970 emergieron nuevas tendencias en la forma de utilizar los mapas para la valoración de recursos naturales y planificación territorial. Investigadores en diversos ámbitos se dieron cuenta que las diferentes coberturas sobre la superficie de la tierra no eran independientes entre sí, si no que guardaban algún tipo de relación, por lo que se vio la necesidad latente de evaluarlos de una forma integrada y multidisciplinaria. Una manera sencilla de hacerlo era superponiendo acetatos de mapas de diferentes coberturas (tipo de suelo, curvas de nivel, etc.) sobre una mesa iluminada y encontrando puntos de coincidencia en los mapas con diferentes datos descriptivos. Luego, esta técnica se aplicó a la emergente tecnología de la computación con el procedimiento de trazar mapas sencillos sobre una cuadricula de papel ordinario, superponiendo los valores de esa cuadricula y utilizando la sobreimpresión de los caracteres de la impresora por renglones para producir tonalidades de grises adecuadas a la representación de valores estadísticos, en lo que se conocía como sistema de cuadricula (trama). Pero estos métodos no se encontraban desarrollados lo suficiente y no fueron aceptados por profesionales que manejaban, producían o usaban información cartográfica. Ver Figura 1.3. Figura 1.3. Mapa de un asteroide hecho por Phil Stooke elaborado con tramas ( www.icc.es). A finales de los años setentas el uso de computadoras progresó rápidamente en el manejo de información cartográfica, y se afinaron muchos sistemas de información para distintas aplicaciones cartográficas. De la misma manera se avanzó en el conocimiento sobre ciencias como: la edafología, la topografía, la fotogrametría y la percepción remota. En un principio, este rápido ritmo de desarrollo tecnológico provoco una gran duplicidad de esfuerzos en las distintas disciplinas relacionadas con la cartografía, pero a medida que se aumentaban los sistemas y se adquiría experiencia, surgió la posibilidad de articular los distintos tipos de elaboración automatizada de información espacial, reuniéndolos en verdaderos sistemas de información geográfica para fines generales. A principios de los años ochentas, los SIGs se habían convertido en un sistema plenamente operativo, debido principalmente a que la tecnología de las computadoras se perfeccionaba y se hacía menos costosa gozando de una mayor aceptación. Actualmente estos sistemas se están instalando rápidamente en organismos públicos, laboratorios de investigación, instituciones académicas, la industria privada e instalaciones militares. CAPÍTULO I 4 1.3 IMPORTANCIA DEL ANRMAP Actualmente existen con demasiados problemas en distintos ámbitos de nuestra sociedad, en áreas políticas, sociales, económicas, ambientales, etc., y en este caso la parte medular de nuestro estudio, es la problemática sobre los riesgos y desastres derivados de fenómenos naturales y los causados por el hombre, ver Figura 1.4. 1 Figura 1.4. Importancia de contar son Sistemas de información geográfica en la actualidad. De acuerdo con el Sistema Nacional de Protección Civil, los peligros se clasifican de la siguiente manera: Geológicos, que sonsismos, peligro sísmicos, erosión, volcanes, deslizamientos, hundimientos, derrumbes, flujos de lodo, y tsunamis; Hidrometeorológicos, como son inundaciones, mareas, granizo, heladas, nevadas, sequías, desertificación, vientos, huracanes y ciclones, tormentas eléctricas y temperaturas extremas; Químicos, entre los que se encuentran sustancias peligrosas, ductos de gas natural, ductos de combustible, estaciones de servicios y gasolineras, líneas de transporte de combustible, industria de transformación e industria petroquímica; Peligros sanitarios, los cuales son rellenos sanitarios, descarga de aguas residuales e incendios, y los Peligros socio-organizativos, que son concentración masiva de personas, accidentes, hospitales y refugios temporales, es por ello que desarrollar un sistema en el cual podamos consultar toda la información sobre los diversos peligros a los que está sujeto México con un alto nivel de confianza y credibilidad es de suma importancia, ya que permitirá que la población conozca a través de Internet información sobre el nivel de peligro del lugar donde habita. En la Figura 1.5 se presenta el mapa del tsunami que ocurrió en Indonesia, el cual provocó olas de más de veinte metros, eventos de este tipo ejemplifican la importancia de contar con el Atlas Nacional de Riesgos el cual es en sí un sistema de información sobre riesgos de desastres que generará estudios sobre diversos fenómenos perturbadores, y nos permitirá instrumentar medidas de prevención y mitigación. SOLUCIÓN DE PROBLEMAS AVANCE DE LAS CIENCIAS TECNOLOGÍA APLICADA USOS COTIDIANOS BIOLOGÍA GEOGRAFÍA ETC.. UBICAR UN DOMICILIO ETC.. PREVENCIÓN DE DESASTRES ANÁLISIS DE RIESGOS ETC.. .. VIAJES EN CARRETERA DEFINICIÓN DEL SISTEMA: EL ANRMAP 5 Figura 1.5. Mapa donde impactó el tsunami de Indonesia en diciembre de 2003 (Geoworld, Febrero 2005). Uno de los aspectos más importantes para la solución de problemas es tener plenamente localizadas las fuentes que los originan. Algunos de estos problemas son tan rutinarios que diariamente les planteamos soluciones sin darnos cuenta, por ejemplo, la ruta más corta para ir al trabajo. Una aplicación en la que se utilizó el diseño de un SIG aunado a una base de datos espacial, fue el proyecto que se realizó en el Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación de Guatemala (MAGA), sobre estudios de prevención y mitigación de desastres naturales en cuencas hidrográficas. Para este propósito, se implementó un Sistema de Información Geográfica SIG digital, que contiene la información recopilada y genera escenarios de apoyo a las decisiones. (Ver Figura 1.6). Una vez generada la base espacial de datos en escala 1:250,000, con 85 mapas y bases de datos, se realizaron cinco estudios específicos relacionados con la prevención y mitigación de desastres naturales en cuencas hidrográficas, a escala nacional. Además se capacitó personal del país en técnicas de SIG, para continuar difundiendo los resultados obtenidos y realizar nuevas aplicaciones. Sumatra - Indonesia Affected Population Water Reaching 20 m Elevation CAPÍTULO I 6 Figura 1.6. Mapa de Guatemala mediante el desarrollo de SIGs y una base de datos espacial. (http://webbeta.catie.ac.cr/bancoconocimiento/P/ProyectosESPREDE) En México se han realizado importantes proyectos de sistemas de información geográfica, uno de ellos es el realizado en Querétaro, donde crearon un modelo hidrológico, con extensa información, principalmente de características físicas e hidrológicas de una cuenca. Ante la necesidad de recolectar, almacenar y manipular grandes cantidades de datos, un SIG acoplado a un modelo hidrológico ofrece una verdadera alternativa para realizar cálculos cuantitativos y su crecimiento. La Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro estructuro de la siguiente forma su proyecto: a.- Construcción de la base de datos espacial, b.- Generación de las coberturas temáticas que el modelo requiere y c.- Desarrollo de una interfase de comunicación entre el modelo y el SIG. El primer paso es digitalizar la información impresa en papel (topografía, geología, tipo de suelo, etc.) para convertirla al formato digital. El alto desarrollo que tienen hoy en día los SIGs y la percepción remota hace, sin embargo, que esta etapa y parte de la segunda sean menos consumidoras de tiempo. En la actualidad, sistemas como ARC/INFO, SPANS, Ilwis, disponen de módulos de cálculo que permiten, entre otros aspectos, la adquisición de datos, vía sensores remotos, la extracción de redes de drenaje, cuencas y subcuencas, acumulación de flujos, etc. En cualquier caso, la utilización de un SIG en un proceso de modelación hidrológica tiene como propósito facilitar la adquisición y preparación de datos espaciales y posteriormente la presentación y despliegue de resultados. Los sistemas robustos (ARC/INFO, SPANS) disponen de un lenguaje de programación que facilita el desarrollo de una interfase de comunicación entre el SIG y el modelo hidrológico; sin embargo, aún en los sistemas menos potentes como Idrisi, se disponen de utilerías que permiten programar las necesidades de comunicación y si esto no fuera posible, siempre existirá la posibilidad de automatizar el empleo del SIG a través de archivos tipo “batch”. La Figura 1.7 presenta un ejemplo de los primeros resultados obtenidos con este tipo de herramientas; se trata de un mapa de riesgos por erosión hídrica potencial, a partir de una combinación interactiva de diferentes planos de información (tipos de vegetación, uso y tipo de suelos, pendientes del terreno, precipitación). Esto es, la superposición de los diversos mapas DEFINICIÓN DEL SISTEMA: EL ANRMAP 7 conteniendo cada una de las variables que intervienen en una ecuación tipo USLE (fórmula universal de pérdida de suelo). El resultado muestra la cartografía de las zonas que pueden ser afectadas por los distintos niveles de degradación de suelos, agrupando en una serie de intervalos que permiten localizar, de forma rápida y precisa, las zonas de máximo riesgo. Como se puede apreciar, la mayor parte de la superficie de la cuenca (47%) presenta un riesgo moderado, el 19% tiene riego alto y 260 hectáreas (menos del 1%) presenta condiciones de riesgo muy alto de erosión; cuando se superpuso un mapa conteniendo las regiones que ya han sido atacadas por este fenómeno, se encontró que éstas concuerdan bastante bien con las regiones que presentan un alto riesgo a la erosión; esto se puede apreciar muy fácilmente si se comparan las Figuras 1.7 y 1.8. Ligera (< 50 ton/año) (10499 has) Alta (50-200 ton/año) (5911.8 has) Muy Alta (> 200 ton/año) (259.8 has) Moderada (10-50 ton/año) (14606.9 has) Figura 1.7. Estimación de la erosión hídrica potencial en la cuenca Sn Miguel Allende Gto (http://selper.aubc.mx). Bosque normal (1228.2 has) Matorrales (9950 has) Pastizales (3573.8 has) Zonas de erosión (246.2 has) Agr. temporal (13758.2 has) Agr. de riego (2505.6 has) Figura 1.8. Clasificación del uso del suelo en la cuenca Sn Miguel Allende Gto (http://selper.aubc.mx). Sin embargo hay otra acepción en el uso de los SIGs cuando los datos geográficos se utilizan por ejemplo, para verificar la teoría del rumbo continental, la distribución de depósitos glaciales el análisis de modelos para predecir las cosechas o descubrimientos arqueológicos. En estos casos no podemos hablar de la solución de un problema trivial, sino del intento en el avance del entendimiento humano del mundo, el cual a menudo lo entendemos como el intento de la ciencia, para predecir por medio de escenarios el comportamiento de nuestro planeta y de sus habitantes. -1 -~I ~ CAPÍTULO I 8 1.4 OBJETIVO DEL ANRMAP El objetivo es elaborarun sistema geográfico en el que mediante un visualizador a través de Internet, muestre los riesgos y posibles desastres a los que está sujeta la República Mexicana. Para realizar estudios de riesgo es necesario abarcar dos grandes campos de estudio: el peligro y la vulnerabilidad. El término vulnerabilidad se refiere a la susceptibilidad de una construcción a presentar algún tipo de daño, provocado por la acción de algún fenómeno natural o antropogénico. En cuanto al peligro, es conocido que la República Mexicana es afectada por varios fenómenos naturales de gran poder destructivo como son los sismos, huracanes, inundaciones, deslizamientos de laderas, volcanes, asentamientos del terreno, entre otros, así como fenómenos generados por el hombre (antropogénicos) entre los que destacan, escape de residuos peligrosos, explosiones e incendios. En la siguiente Figura 1.9 podemos observar la representación de la información temática en 3 dimensiones; estos modelos digitales nos sirven para la determinación de pendientes del terreno, orientación o aspecto, determinación de áreas y perímetro de cuencas, así mismo podemos simular diversos eventos naturales como inundaciones, deslizamientos y flujo de productos piroclásticos. Este análisis espacial del riesgo es el objetivo del Sistema de información geográfica, a través de una base de datos espacial. Figura 1.9. Análisis espacial del riesgo en 3 dimensiones (http://www.walshp.com.pe/GIS/GIS.htm). Asimismo es necesario, para estimar distintos niveles de riesgo, evaluar la vulnerabilidad ante cada fenómeno de cada una de las obras construidas por el hombre, tales como vivienda, hospitales, escuelas, servicios de emergencia, edificios públicos, vías de comunicación, líneas vitales (electricidad, agua, drenaje, telecomunicaciones, etc.), patrimonio histórico, comercio e industria, sin olvidar tierras de cultivo, zonas de reserva ecológica, e incluso turísticas o de esparcimiento. De entre los fenómenos naturales los eventos sísmicos y los vientos generados por los huracanes anualmente producen cuantiosas pérdidas económicas; en especial, el sector vivienda es el que resulta con las mayores afectaciones ante la acción de estos dos fenómenos. La finalidad del ANRMap es contar con una herramienta que presente de manera sencilla, la distribución de los diversos peligros a los que está sujeto el país, mediante su publicación a través de Internet y una interfase sencilla de utilizar por parte del usuario final. DEFINICIÓN DEL SISTEMA: EL ANRMAP 9 1.5 METODOLOGÍA Este proyecto se llevó a cabo a través de 4 etapas, las cuales organizaron y detallaron el sistema, estas son: análisis, diseño, desarrollo y pruebas. En la primera se plantearon y resolvieron preguntas como: cuál es la importancia del sistema, para que elaborar un sistema de prevención, mitigación y consulta de riesgos, a quién esta dirigido este proyecto y la finalidad del Atlas Nacional de Riesgos; una vez definido el tema a grandes rasgos, se continuó con el planteamiento y análisis de las herramientas a utilizar. Para el desarrollo del Sistema se utilizó Visual Basic .Net con MapObjects para la aplicación principal, ArcIMS para darle salida a los mapas a través de Internet y javascript para la funcionalidad del portal. La base de datos se administró con el manejador de la base de datos espacial de Oracle, utilizando las herramientas de ArcCatalog y shp2sdo. Por último se uso el 3dem para la visualización de los volcanes en 3 dimensiones, así como ArcView; todas estas herramientas están puntualizadas en el Capítulo 3. Una vez definido el software, se instaló y se analizó compatibilidad para su ejecución en conjunto. En la segunda etapa, se diseñó el sistema mediante diagramas de UML (Unified Modeling Languaje) el cual es un lenguaje gráfico para visualizar, especificar y documentar cada una de las partes que comprende el desarrollo de software, mediante estos diagramas se puede ver todo el diseño del sistema, el cual comprende un visualizador que tiene como funciones zoom, pan, salida a Internet, visualización en 3D, consulta, identificación y salida a una base de datos espacial, así como la consulta de toda la información mediante capas, (ver Capítulo 4). En la tercera etapa se desarrolló el sistema, teniendo en cuenta los requerimientos se comenzó a programar el SIG, la base de datos espacial y la visualización en 3D, (ver Capítulo 4). Por último se probó el sistema y se obtuvieron resultados y conclusiones. 1.6 RELEVANCIA Como ya se ha mencionado es importante contar con un Sistema de Información Geográfica y un desarrollo específico, que en este caso, es un Visualizador con información sobre riesgos y desastres en la Republica Mexicana. Debido a los fenómenos naturales y de las personas, todos los años contamos con grandes catástrofes que causan la muerte de cientos de personas, es por ello que se requiere un sistema que nos pueda dar información segura y confiable relacionada con las zonas de mayor riesgo, y así poder prevenir y mitigar los desastres. El sistema que se desarrolló pretende cumplir con las necesidades de nuestros usuarios, en este caso las personas que viven en zonas de peligro; es por esta razón primordial que el sistema manejará una base con datos, para que en cualquier momento que el usuario necesite información, esté disponible con un nivel de confianza y precisión que permita al público en general y autoridades de protección civil tomar decisiones y salvaguardar su vida y sus bienes. CAPÍTULO I 10 11 CAPÍTULO II SISTEMA FOCAL: EL CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES 2.1 HISTORIA DEL CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES (CENAPRED) Los desastres ocurridos históricamente en México encontraron su punto crítico, en cuanto al impacto económico y social se refiere, a raíz de los sismos de septiembre de 1985, debido a las consecuencias catastróficas que este evento sísmico dejó, sobre todo en la ciudad de México, surgieron diversas iniciativas para crear un organismo especializado que estudiara los aspectos técnicos de la prevención de desastres. Por una parte, el gobierno federal emprendió la tarea de establecer en México el Sistema Nacional de Protección Civil, (SINAPROC) y decidió dotarlo de una institución que, en los niveles federal, estatal y municipal diera apoyo técnico a las diferentes estructuras operativas que lo constituyen. Por otra parte, el Gobierno de Japón manifestó gran interés en apoyar a las autoridades y a los especialistas nacionales para mejorar los conocimientos y la organización en lo relativo a la prevención de desastres sísmicos. Finalmente, la Universidad Nacional Autónoma de México participó en los esfuerzos para impulsar los estudios concernientes a diversos temas relacionados con la reducción de desastres en nuestro país. Con esta intención, las tres iniciativas concurrieron en la creación, el 19 de septiembre de 1988, del Centro Nacional de Prevención de Desastres – CENAPRED (Decreto publicado en el Diario Oficial de la Federación el 20 de septiembre de 1988), con el carácter de órgano administrativo desconcentrado, jerárquicamente subordinado a la Secretaría de Gobernación a través de la Coordinación General de Protección Civil, la cual está integrada además, por la Dirección General de Protección Civil y el Fondo de Desastres Naturales (FONDEN). Con el apoyo económico y técnico de Japón se construyeron las instalaciones y se equipó inicialmente al Centro; la UNAM aportó el terreno (localizado en Ciudad Universitaria) y proporcionó personal académico y técnico especializado. La Secretaría de Gobernación aportó la estructura organizacional y provee los recursos para su operación. El CENAPRED fue inauguradoel 11 de mayo de 1990. 2.2 FUNCIONES Y ORGANIZACIÓN En el marco de sus atribuciones dentro del SINAPROC, su principal objetivo es “promover la aplicación de tecnologías para la prevención y mitigación de desastres; impartir capacitación profesional y técnica sobre la materia y difundir medidas de preparación y autoprotección entre la sociedad mexicana expuesta a la contingencia de un desastre”. Consistente con este objetivo se ha planteado la siguiente Misión del Centro: Prevenir, alertar y fomentar la cultura de autoprotección para reducir el riesgo de la población ante fenómenos naturales y antropogénicos que amenacen sus vidas, bienes y entorno a través de la investigación, monitoreo, capacitación y difusión. A continuación se presenta la descripción de las direcciones que integran el CENAPRED: Investigación. Investigar, estudiar y, en su caso, observar agentes o fenómenos naturales o generados por el hombre que puedan dar lugar a desastres; promover tecnologías para reducir la vulnerabilidad de la población y fomentar que otras instituciones realicen actividades sobre esas materias. CAPÍTULO II 12 Instrumentación. Diseñar, instalar y en su caso operar y procesar los datos de redes de instrumentación para el registro de movimientos de sismos fuertes, el monitoreo y vigilancia de volcanes activos y la medición y alertamiento sobre fenómenos hidrometeorológicos. Capacitación. Realizar actividades de capacitación a nivel profesional y técnico sobre temas de protección civil; particularmente, aquellas que conduzcan a la profesionalización del personal responsable de las tareas de protección civil a nivel federal, estatal y municipal. Difusión. Difundir entre las autoridades correspondientes y la población en general, los avances que en la materia se vayan desarrollando y sostener relaciones de intercambio con organismos similares nacionales e internacionales. Integrar un acervo de información y documentación, que facilite a los especialistas y al público en general la investigación, el estudio y el análisis de diversos aspectos relacionados con la prevención de desastres y mitigación del riesgo. El CENAPRED en coordinación con la Dirección General de Protección Civil de la Secretaría de Gobernación, asesora y apoya en lo relativo a los aspectos técnicos de la prevención de desastres y mitigación de riesgo, a las dependencias y autoridades de la Administración Pública Federal, a los Gobiernos de las Entidades Federativas y Municipios, así como a otras instituciones de carácter social y privado. 2.3 ORGANIGRAMA El CENAPRED está estructurado en seis direcciones que atienden las actividades sustantivas, todas bajo la supervisión del director general del CENAPRED. Ver Fig. 2.1 y Fig. 2.2. Como órgano superior, existe una Junta de Gobierno, la cual es presidida por el Secretario de Gobernación, y está integrada por representantes de las dependencias responsables de prevenir y atender desastres. SISTEMA FOCAL: EL CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES 13 Figura 2.1. Organigrama del CENAPRED (CENAPRED 2002). Figura 2.2. Distribución del personal de CENAPRED (CENAPRED 2002). Dirección de Investigación 30% Dirección de Instrumentación 21% DIRECCiÓN GENERAL Dirección de Ca¡>acilación 7% Dirección de SEtr'Yicios Técnicos 7% Dirección Gene-ral 7% Dirección de ------ Di~~lón Dirección de Servicios Administrativos 2Q% CAPÍTULO II 14 2.3.1 Dirección de Investigación La Dirección de Investigación realiza y coordina investigaciones sobre el origen, comportamiento y consecuencias de los fenómenos naturales y antropogénicos causantes de desastres, cuyos resultados incidan en el desarrollo tecnológico, en la identificación de peligros, disminución del riesgo de desastres, prevención, alertamiento y fortalecimiento de la cultura de protección civil. Esta dirección actúa también como una interfaz entre los sistemas de protección civil en los tres órdenes de gobierno, las universidades y los organismos de investigación más reconocidos de México y el extranjero. Se integra en seis áreas: • Ingeniería Estructural y Geotécnica. En esta área se desarrollan programas de investigación aplicada a la reducción de la vulnerabilidad de estructuras, en particular ante movimientos sísmicos y deslizamientos. • Riesgos Sísmicos. Las líneas de investigación de esta área se centran en el estudio de los sismos, de la inestabilidad de laderas, de otros fenómenos relacionados y de los riesgos que estas manifestaciones representan para nuestro país. • Riesgos Químicos. Esta área es la responsable de evaluar los diferentes efectos que conllevan accidentes tales como derrames o fugas de sustancias peligrosas, explosiones industriales y otros fenómenos derivados de la actividad humana potencialmente catastróficos, como la contaminación. • Riesgos Hidrometeorológicos. Algunos de los objetos de estudio de esta área son los huracanes, las inundaciones, las avenidas y otros fenómenos que con frecuencia afectan a nuestro país. • Estudios Económicos y Sociales. Esta área desarrolla estudios de evaluación del impacto económico y social de los desastres; a partir de ellos se identifican los costos materiales, directos e indirectos, así como las consecuencias en las variables económicas regionales y nacionales. • Atlas Nacional de Riesgos. La misión de ésta área es colaborar con las demás áreas que integran la Dirección de Investigación para la generación de información sobre riesgos y vulnerabilidad en el país, con la finalidad de integrar productos digitales mediante Sistemas de Información Geográfica (como el ANRMap) cuyos resultados ayuden a las autoridades de Protección Civil a establecer medidas efectivas de prevención y mitigación. Ésta es el área donde se desarrolló el trabajo presentado siendo éste parte integral del Atlas Nacional de Riesgos. 2.3.2 Dirección de Instrumentación La dirección de Instrumentación es la responsable del diseño, instalación, coordinación, operación y mantenimiento de redes de instrumentos para el monitoreo y alertamiento de fenómenos naturales. En particular, ha enfocado sus esfuerzos al monitoreo de volcanes activos, a la instrumentación sísmica de suelos, edificios y estructuras, y al monitoreo y alertamiento sobre fenómenos hidrometeorológicos. Se incluye el desarrollo de tecnologías informáticas para el procesamiento y la interpretación de los datos recolectados, la creación de bases de datos y la difusión de la información. SISTEMA FOCAL: EL CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES 15 Se integra en cuatro áreas: • Monitoreo Volcánico. Se encarga de diseñar, implementar y en su caso operar redes de instrumentos especializados. • Instrumentación Sísmica. Es la encargada de desarrollar, estudiar y medir la sismicidad así como operar redes de instrumentos para monitorear el comportamiento de suelos y estructuras ante sismos fuertes. • Instrumentación Hidrometeorológica. Se encarga de desarrollar nuevas tecnologías para la vigilancia y el alertamiento de fenómenos hidrometeorológicos y ambientales con el fin de auxiliar en la toma de decisiones a las autoridades de protección civil y alertar a las poblaciones en riesgo ante la presencia de estos fenómenos y sus consecuencias. • Cómputo. Es la encargada de implementar soluciones basadas en tecnología informática para la administración, desarrollo de programas y herramientas, transporte, bases de datos, almacenamiento y procesamiento de la información relacionada con la prevención de desastres y el monitoreo de fenómenos que se realizan en CENAPRED. Esta área a su vez se encuentra dividida en cuatro: procesamiento de datos, soporte técnico, administraciónde servidores y desarrollo de sistemas. 2.3.3 Dirección de Capacitación La Coordinación de Capacitación tiene como principal función, responder a la demanda que en materia de capacitación plantea el SINAPROC, mediante la organización y la impartición de cursos relacionados con los aspectos técnicos de prevención de desastres y sobre los aspectos operativos y normativos de protección civil, así como coordinar, en función de sus atribuciones, lo relativo a programas especiales que se desarrollan en el marco del SINAPROC. Se integra en dos áreas: • Capacitación en Protección Civil. Se encarga de coordinar e impartir cursos en los diferentes organismos y dependencias; está orientada al desarrollo de personal especializado. • Capacitación del Plan de Emergencia Radiológica Externo (PERE). Se encarga de evaluar las necesidades de capacitación específica, además de coordinar dicha capacitación y entrenamiento. 2.3.4 Dirección de Difusión La dirección de Difusión, tiene como propósito generar una difusión eficaz y oportuna de información permanentemente actualizada en materia de prevención de desastres. Así mismo, promueve permanentemente la corresponsabilidad de los diferentes medios de comunicación en la labor de sensibilización, fomento y promoción de una cultura de prevención de desastres. Sus productos se dirigen a todos los sectores de la población, mediante la producción de guías, fascículos, libros, cuadernos de investigación, carteles, videos, y exposiciones. En ellos se dan a conocer los estudios que realiza el CENAPRED, con el fin de que se conozcan las causas que dan origen a los desastres y se mitigue el riesgo. Se integra en tres áreas: • Editorial. Se encarga de la edición de las publicaciones con especial énfasis en las medidas que requiere conocer la población en una situación de desastre. CAPÍTULO II 16 • Medios. Es responsable de la planeación, producción y edición de diferentes elementos audiovisuales y documentales; además apoya la realización de eventos relativos a la prevención de desastres. • Unidad de Documentación. Se encarga de integrar y actualizar continuamente el acervo de información de todo tipo. 2.3.5 Dirección de Servicios Técnicos La dirección de Servicios Técnicos tiene como objetivo apoyar y fortalecer las funciones técnicas, científicas y académicas en materia de prevención de desastres naturales y antropogénicos que desarrollan las áreas sustantivas del CENAPRED, con la finalidad de promover su vinculación con los diferentes sectores y ámbitos del gobierno federal y del extranjero, a través de la celebración de contratos y convenios de cooperación. Es la responsable de analizar los aspectos de organización del CENAPRED, para mejorar y optimizar el desarrollo orgánico-funcional; además atiende los aspectos que en materia jurídica requiera el Centro. 2.3.6 Dirección de Servicios Administrativos La dirección de Servicios Administrativos, tiene como objetivo fundamental la planeación, ejecución, supervisión, evaluación y control, para una eficiente administración de los recursos humanos, financieros, materiales y de servicios que la Secretaría de Gobernación destina para el funcionamiento del CENAPRED. 2.4 EL ATLAS NACIONAL DE RIESGOS De acuerdo con la Ley General de Protección Civil (LGPC) en su artículo 12, fracción XVI, es atribución de la Secretaría de Gobernación desarrollar y actualizar el Atlas Nacional de Riesgos (ANR). Para tal efecto, el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), como apoyo técnico del Sistema Nacional de Protección Civil, se ha dado a la tarea de emprender el desarrollo del ANR. Cuando se habla de un Atlas, generalmente, se tiene idea de un compendio de mapas ubicados en gruesos volúmenes literarios. Esta visión tiene al menos dos desventajas: 1. Una vez que se imprime una nueva versión la primera pierde validez. Asimismo, se debe entender que el rápido crecimiento en varias zonas del país, se traduce en un incremento del grado de exposición de la población y de sus bienes. Por ello, es fácil entender que su vigencia esté en función de la actualización de la información adecuada. 2. Si bien un mapa es un producto útil y fácil de entender para los integrantes del SINAPROC, en lo que se refiere a la toma de decisiones es necesario recurrir a otros insumos. Un mapa, es en el mejor de los casos, la representación gráfica del resultado de análisis complejos en el tiempo y espacio de las variables que determinan los desastres. Así, una vez que se imprime un mapa en un atlas tradicional, no es posible alterar el análisis, o estudiar un escenario diferente. SISTEMA FOCAL: EL CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES 17 En tal sentido el atlas deberá: 1. Mantenerse vigente con facilidad, tanto en información como en detalle. 2. Ser un sistema dinámico e interactivo. 3. Generar los insumos necesarios para la toma de decisiones (antes, durante y después de una calamidad), como mapas, estadísticas de pérdidas humanas, estadísticas de pérdidas materiales directas e indirectas, entre otros. 4. Permitir la integración, incluso en tiempo real, de información a diferentes niveles de refinamiento y escala, incluyendo información cartográfica, estadística y satelital, entre otros. 5. Permitir la visualización, a diferentes escalas, de las variables que generan y condicionan la ocurrencia de un desastre. 6. Tener una plataforma abierta para el desarrollo de análisis en el tiempo y en el espacio de las variables que condicionan la ocurrencia de desastres, a modo de evaluar el riesgo. 7. Ser capaz de presentar los productos en forma gráfica. 8. Ser multi-usuario, es decir, que pueda ser usado por personas con diferentes niveles de preparación y de interés. 9. Facilitar el acceso a la información a la población en general así como a los gobiernos y sectores social y privado. 10. Tener políticas de acceso a la información y seguridad bien definidas, según las necesidades del usuario. El sistema que se desarrolló engloba algunas de las características anteriores. Puede mantenerse vigente con facilidad (1) aunque no de manera tan automática como sería deseable ya que la información que se maneja debe de ser procesada previamente. Puede considerarse un sistema interactivo y multi-usuario (2,8), ya que al contar con herramientas tan gráficas no se requiere tener mucho conocimiento tanto a nivel informático, ni tampoco respecto a la información desplegada; para los usuarios que tengan un nivel de conocimientos mayor se tiene la información que se muestra al hacer una consulta sobre algún peligro, con lo cual se facilita el acceso a la información para cualquier persona que así lo requiera (9). El resultado de cualquier consulta que se haga en el sistema se presenta de forma gráfica (7), ya sea en forma de mapa o de tabla de información, y adicionalmente se puede visualizar a diferentes escalas en el caso de que se requiera un mayor nivel de detalle (5). El ANRMap además cumple con los siguientes conceptos, ya que cualquier producto o desarrollo que se englobe en el ANR debe ser un: 1. Sistema: al ser un conjunto de procesos, principios y soluciones tecnológicas, relacionados entre si, cuyo fin común es evaluar el riesgo y mostrar los resultados de dicha evaluación, en este caso de manera gráfica para facilitar la consulta. 2. Integral: por ser capaz de incluir nueva información de diferentes características en el momento en que se requiera para actualizar lo que ya se está mostrando, de manera sencilla gracias al diseño dinámico que tiene. 3. De información: por tener la capacidad de facilitar el análisis e interpretación de la información mostrada, tras haber procesado y reducido toda la información inicial con la que se cuente. Se podrán lograr varios niveles de información (de acuerdo a las capas de informacióndesplegadas) en función de lo que el usuario requiera consultar. 4. Riesgo de Desastres: éste es el objetivo final del producto; mediante el análisis de la información ser capaz de evaluar el riesgo en el que se encuentra el país, estimar pérdidas y daños, y mostrar los resultados. CAPÍTULO II 18 Además, deberá ser interactivo, de modo que permita hacer análisis y visualizar la información en instante, de plataforma abierta para facilitar su desarrollo y actualización permanentes, y deberá hacer uso de las tecnologías de información más actuales. El Atlas Nacional de Riesgos se integra dentro de las aplicaciones de las Tecnologías de Información (TICs), ya que se encuentran presentes en multitud de ámbitos de la vida cotidiana, siendo muy difícil encontrar una actividad en la que no aparezca de una u otra forma algún aspecto relacionado con éstas tecnologías. Como consecuencia, el desarrollo de las TICs en los últimos años es espectacular, tanto a nivel de desarrollo tecnológico como de oferta de nuevos servicios. Se trabaja en múltiples direcciones, encuadradas básicamente en tres grandes áreas como son las aplicaciones en automoción, los sistemas de información y de tratamiento de la información, y aplicaciones en sistemas de seguridad. El desarrollo de Sistemas de Información y de Tratamiento de la Información es un gran campo de interés dentro del área estratégica de las TICs. Temas relacionados con el tratamiento, organización, presentación y acceso a todo tipo de información y datos en cualquier formato multimedia (voz, datos, imágenes, gráficos, etc.), el diseño de sistemas de información geográfica, teledetección, manejo de datos hipermedia masivos, visualización 3D, realidad virtual y aumentada, televigilancia, visión por computadora, etc., son campos importantes. En los SIGs (como es el caso del proyecto en el que se trabajó), se desarrolla tecnología informática para el tratamiento de la información geográfica, así como sistemas de información donde parte de los datos pueden referenciar a una localización geográfica. Se estudian también en modelos de objetos, análisis de información espacial, la integración de capacidades SIG en aplicaciones software o en la percepción remota y utilización de imágenes aéreas. Como conclusión de lo anteriormente comentado, el CENAPRED pensó en diseñar, desarrollar y mantener un Sistema Integral de Información sobre Riesgo de Desastres (ANR- SIIRIDE por sus siglas). El ANR-SIIRIDE está encaminado al apoyo de las autoridades de protección civil en la toma de decisiones, tales como: • Implantar medidas de prevención de desastres. • Evaluar pérdidas humanas y materiales, tanto para eventos simulados como inmediatamente después de ocurrido un fenómeno natural o antropogénico; en este último punto se requiere evaluación del peligro en tiempo real. • Atender las necesidades de una emergencia derivadas de la ocurrencia de un fenómeno natural o antropogénico, es decir, poder estimar qué recursos deberían ser destinados a la zona afectada. • Mejorar la calidad en la contratación de seguros de la infraestructura pública, tal como escuelas, hospitales, vías de comunicación, etc., ante la acción de fenómenos naturales o antropogénicos. Se requiere que los productos digitales diseñados sean capaces de realizar diversos diagnósticos de peligros para determinar la vulnerabilidad de distintos sistemas afectables y evaluar el riesgo, generando escenarios reales o hipotéticos de peligro para poder hacer una estimación de pérdidas mediante el trabajo conjunto con diferentes instituciones académicas y de la administración pública federal. El proyecto en el que se trabajó es el ANRMap y forma parte del ANR-SIIRIDE como se muestra en la figura 2.3. Los objetivos del ANRMap son: 1. Integrar información y metodologías para identificar zonas de peligro mediante el diseño ex profeso de un Sistema de Información Geográfica SISTEMA FOCAL: EL CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES 19 2. Colaborar con las demás áreas del ANR en la generación de información geo-espacial y bases de datos, contribuyendo con la creación de metadatos y catálogos de información. 3. Contar con un producto de difusión masiva para su consulta a través de Internet, que sea de fácil consulta y que integre información sobre peligro de diversas fuentes. Tecnologías de la Información Anr-Siiride Análisis de Riesgo Portal ANRANRMap Escenarios de Riesgo Objetos de Riesgo Figura 2.3. Productos que componen al ANR-SIIRIDE. Para cumplir con estas metas y tener niveles de confiabilidad elevados en la evaluación del riesgo, se debe contar con información cuantitativa, fundamentalmente de tres aspectos: • El estado que guarda la infraestructura afectable por fenómenos naturales y antropogénicos (estado físico de las construcciones), es decir, la vulnerabilidad física. • La estimación espacial de la intensidad de los fenómenos, naturales y antropogénicos, de manera que se puedan establecer periodos de recurrencia con niveles de certidumbre elevados, es decir, la evaluación del peligro. • Identificar la distribución espacial de la vulnerabilidad social, expresada mediante la distribución de la población por género o edad (reconociendo que las mujeres, los niños y los ancianos son mayormente afectados por los desastres), ingreso por persona, índice de marginación (de acuerdo con el Consejo Nacional de Población), viviendas con drenaje y agua potable, entre otras. Con base en esta información se pueden construir modelos de evaluación de riesgo y pérdidas que ayuden a la toma de decisiones a las autoridades correspondientes. 2.4.1 Subsistemas que integran el ANR-SIIRIDE Para cumplir con las expectativas anteriores se ha propuesto que esté integrado por los siguientes subsistemas: () C-) 00 CAPÍTULO II 20 • Evaluación del peligro • Simulador de peligro • Evaluación de la vulnerabilidad • Evaluación del riesgo • Evaluación de pérdidas • Redes de alertamiento • Nuevas tecnologías de la información El sistema de cómputo deberá estar en permanente evolución y crecimiento, al que se le puedan adicionar herramientas conforme el avance de la tecnología. El sistema tendrá alcance nacional, regional, estatal y municipal conforme la información se integre o se genere. De los siete subsistemas, los que resultan de suma importancia, puesto que la información que contengan alimentará a los restantes, son los cuatro primeros. 2.4.1.1 Subsistema de Tecnologías de la Información Está integrado por dos elementos fundamentales. El primero consiste en los insumos cartográficos, principalmente mapas y capas de información geo-referenciada, y el segundo consiste de programas de cómputo (software), comerciales y elaborados ad hoc, dirigidos al manejo y análisis de información geo-referenciada en el espacio, así como al despliegue gráfico en forma de productos cartográficos (mapas). Tendrá la capacidad de interpretar y manejar fotografías aéreas e imágenes de satélite, así como información proveniente de redes de monitoreo y alertamiento. Se prevé que la información que nutra a este subsistema pueda residir físicamente en una locación distante al sitio donde se haga el análisis. Tiene como objetivos, entre algunos otros: • Proporcionar los elementos cartográficos necesarios para cualquier desarrollo o sistema que requiera implementarse. • Brindar el soporte en el ámbito informático, y colaborar en la elaboración de programas de cómputo más robustos que faciliten manejo, análisis y despliegue de información. • Estar en constante comunicación con las redes de monitoreo y alertamiento para mantener la información actualizada, y poder cumplir más eficazmente los objetivos anteriores. 2.4.1.2 Subsistema de captura y actualización de información Consistirá de bases de datos sobre las características, periodos de retornoy consecuencias que los fenómenos perturbadores (naturales y tecnológicos) han causado en el país. También incluirán datos sobre vulnerabilidad de la población, o vulnerabilidad social (índice de marginación, crecimiento demográfico, hacinamiento por ejemplo), así como sobre la vulnerabilidad física de escuelas, hospitales, vivienda, infraestructura económica, tierras agrícolas y otros. Una base de datos espacial es un arreglo ordenado de datos georreferenciados, relacionados entre sí, clasificados y agrupados según sus características; bajo control de redundancias para el desarrollo de aplicaciones y análisis sobre la información. Hoy en día en los SIGs solo se manejan las bases del tipo relacional y orientadas a objetos. • Bases de datos relacionales. Son de amplio uso en los SIG; las entidades y sus atributos se administran como tablas, en éstas cada registro (record) corresponde a cada instancia de un mismo tipo de entidad y los campos (fields) a sus atributos correspondientes. Este tipo de base de datos (BD) es muy flexible ya que los elementos que la integran se pueden ingresar SISTEMA FOCAL: EL CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES 21 de modo independiente a la estructura que quiera formarse con ellos (o sea, primero las tablas, luego sus relaciones). El desempeño puede ser algo lento en algunos casos cuando el sistema debe realizar muchas confrontaciones entre tablas vinculadas. • Bases de datos orientadas a objetos. Se llaman orientadas a objetos ya que cada elemento se maneja como un objeto al que se le definen sus componentes, variables y métodos de análisis propios. Una característica importante es que cada objeto solo se define una vez y no hay necesidad de repetirlo en varias capas para obtener relaciones. Los Sistemas de Información Geográfica (SIGs) basan su funcionamiento en las geobases de datos, ya que éstas les brindan la información que el usuario va a poder consultar en el sistema. Es importante que la información se mantenga actualizada para poder realizar una estimación del peligro de manera más precisa. 2.4.1.3 Subsistema de evaluación del peligro Consiste en programas de cómputo que permitirán determinar las intensidades de un fenómeno de un área dada. El subsistema se alimentará con las bases de datos mencionadas en el subsistema de tecnologías de la información, así como las bases de datos derivadas de las redes de monitoreo y alertamiento. Los objetivos del módulo son: • Estimar, de forma espacial, la intensidad de la acción de los diferentes tipos de fenómenos, que a su vez permita evaluar la vulnerabilidad de la infraestructura que pudiera dañarse. • Integrar la información de redes instrumentales, prácticamente en tiempo real, con el fin de estimar espacialmente las intensidades derivadas de la ocurrencia de un evento. • Estimar, de manera confiable, los índices de respuesta de los diferentes tipos de infraestructura para evaluar la vulnerabilidad de la misma. 2.4.1.4 Subsistema simulador de peligro Tiene como objetivo generar un escenario que permita estudiar la distribución espacial de la intensidad de algún fenómeno, a partir de un grupo de parámetros básicos que lo describan; dichos parámetros pueden ser definidos a priori o generados aleatoriamente, basados en información histórica. Por ejemplo: en caso de un sismo: localización espacial del foco, magnitud, tipo de falla que le da origen, entre otros. Este módulo está íntimamente relacionado con el módulo de evaluación del peligro, ya que una vez que se establecen los parámetros básicos que definen un fenómeno, es necesario estimar espacialmente las intensidades asociadas a dicho fenómeno y cómo afectan la infraestructura expuesta. Por tanto, para resolver las necesidades restantes de este módulo se puede echar mano de las metodologías del módulo mencionado. 2.4.1.5 Subsistema de evaluación de la vulnerabilidad En esencia este subsistema estará conformado por programas de cómputo basados en modelos matemáticos que traduzcan la intensidad de un fenómeno en niveles de daño probables en una región. Este subsistema, el de evaluación del peligro y el subsistema de bases de datos, son CAPÍTULO II 22 fundamentales para el desarrollo de los subsistemas de evaluación del riesgo y evaluación de pérdidas. En lo que se refiere a la evaluación de la vulnerabilidad física de la infraestructura que se estudiará, los objetivos son: • Antes de la ocurrencia de un evento: o Evaluar el estado físico de la infraestructura expuesta a la acción de los diferentes fenómenos naturales o antropogénicos, con el fin de poder estimar su vulnerabilidad y con ello determinar su nivel de riesgo y posibles pérdidas. • Después de un evento: o Evaluar los daños en la infraestructura expuesta a la acción de algún fenómeno, con el propósito de corroborar o bien corregir las estimaciones realizadas por el SIIRIDE antes de la ocurrencia del evento. o Evaluar las mejoras a la infraestructura dañada, que en materia de vulnerabilidad, se realicen en el proceso de reconstrucción. Esta acción permitirá actualizar el nivel de vulnerabilidad de la infraestructura afectada. 2.4.1.6 Subsistema de evaluación del riesgo El objetivo del módulo es cuantificar el daño a la infraestructura provocado por la acción de algún fenómeno natural o antropogénico, en función de su vulnerabilidad. Considerando las particularidades de cada fenómeno, se requiere establecer criterios para el desarrollo de metodologías para cuantificar, por ejemplo, en unidades monetarias el valor de los daños ocasionados a la infraestructura afectada. Debe tenerse en cuenta además del daño en los sistemas estructurales, el causado en el contenido de las construcciones y en los elementos no estructurales. Este módulo es la base para el desarrollo del módulo de evaluación de pérdidas. 2.4.1.7 Subsistema de evaluación de pérdidas El objetivo de este módulo es cuantificar las pérdidas directas e indirectas, en términos de heridos, vidas humanas y unidades monetarias, derivadas de la acción de algún fenómeno natural o antropogénico sobre una región determinada. Con base en la cuantificación de pérdidas, realizar un análisis de las necesidades para atender una emergencia derivada de la ocurrencia de un evento. Las metodologías seleccionadas deben ser fáciles de implementar, pero lo suficientemente precisas para que la cuantificación de los daños sea lo más cercana posible a la realidad. 2.4.2 Productos que se obtendrán con el ANR-SIIRIDE Algunos productos esperados del ANR-SIIRIDE son: • Mapas de peligro por fenómenos, que identifiquen las zonas en donde afectan los fenómenos con diferentes intensidades y periodos de retorno. • Mapas de vulnerabilidad de población, escuelas, hospitales, y otros, en los cuales se señalen las zonas en donde el potencial de daño es mayor. • Mapas que desplieguen el tamaño de los sistemas afectables. SISTEMA FOCAL: EL CENTRO NACIONAL DE PREVENCIÓN DE DESASTRES 23 • Mapas de riesgo que identifiquen las zonas en donde para un fenómeno con intensidad dada, las consecuencias del daño son máximas, medias o mínimas. • Mapas de afectación ante la ocurrencia de algún fenómeno. • Estadísticas sobre la ocurrencia y efecto de los fenómenos perturbadores. • Costo de los desastres. • Costo esperado de la ocurrencia de un fenómeno. • Uso de sistemas de datos geo-referenciados a cualquier usuario con aplicaciones web basados en GIS con funciones específicas para la generación automatizada de mapas. En este caso el producto es una aplicación web que permite hacer consultas, teniendo como interfaz mapas previamente generados, con base en la información obtenida de las geobases de datos, generadas por las distintas áreas de la Dirección de Investigación. 2.4.3 Consideraciones generales Todas las metodologías mencionadas deberán ser desarrolladas,teniendo en cuenta que deberán poder implementarse en programas de cómputo. Asimismo, se debe tener en cuenta en el desarrollo de las metodologías involucradas en el ANR-SIIRIDE, una visión de corto plazo, es decir, disponer de metodologías confiables en un breve periodo y con el tiempo mejorarlas de manera que los niveles de precisión se incrementen. Debe destacarse que si bien el desarrollo del Atlas es una atribución del CENAPRED, es indispensable la colaboración de otras instituciones que coadyuven en el desarrollo de los insumos, ya sea con el desarrollo de metodologías o con la contribución de bases de datos. Algunas de las instituciones son: • El Instituto de Ingeniería de la UNAM; • El Instituto de Geografía de la UNAM; • El Instituto de Geofísica de la UNAM; • El Instituto de Geología de la UNAM; • El Instituto de Ciencias de la Atmósfera; • Facultad de Ingeniería de la UNAM; • El Servicio Meteorológico Nacional; • El Servicio Sismológico Nacional; • El Centro de Instrumentación y Registro Sísmico de la Fundación Javier Barros Sierra; • La Comisión Federal de Electricidad; • Petróleos Mexicanos; • La Secretaría de Salud; • El IMSS; • El ISSSTE; • La Comisión Nacional del Agua; • El Comité Administrador del Programa Federal de Construcción de Escuelas; • El INEGI, entre otros. 2.4.4 Fenómenos considerados en el ANRMap Los fenómenos que se consideraron fueron: • Riesgos Geológicos: CAPÍTULO II 24 o Peligro Sísmico o Intensidades sísmicas o Tsunamis o Volcanes o Índice de riesgo para la vivienda • Hidrometeorológicos: o Trayectoria de huracanes o Nevadas y heladas • Estudios económicos y sociales o Declaratoria de desastres y emergencias o Indicadores socioeconómicos o Muertes y pérdidas económicas • Químicos: o Almacenamiento de sustancias peligrosas o Índices de peligro para sustancias peligrosas Como complemento a los fenómenos antes mencionados, se tiene contemplado tomar en cuenta los aspectos relacionados con riesgos socioeconómicos, como por ejemplo: índices de marginación, hacinamiento, disponibilidad de servicios públicos, ingreso económico en el hogar, niveles de escolaridad, entre otros. 2.4.5 Relación del ANR-SIIRIDE con la Ingeniería en Computación Podemos tener una relación entre la carrera de Ingeniería en Computación con el CENAPRED ya que nuestro proyecto, el ANRMap, es parte importante del Atlas. El trabajar en el proyecto nos permitió observar los diferentes ámbitos en los cuales podemos aplicar los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera. Esto muestra que la carrera no solo puede interactuar en entornos puramente informáticos, si no que puede ayudar a difundir información a un gran número de personas, como es el caso, además de que como desarrolladores se pueden adquirir conocimientos adicionales que enriquecen el nivel cultural y amplían nuestra visión como ingenieros. El proyecto que se desarrolló se relaciona directamente con algunas asignaturas que se cursaron a lo largo de la carrera, entre las que se encuentran: • Diseño asistido por computadora (CAD). Ayudó a la creación del sistema, ya que los SIGs son una parte del CAD. Brindó los fundamentos de programación para representar la información gráficamente, así como para su manipulación. • Bases de datos. Dado que el sistema funciona con información obtenida de una base de datos espacial, fue necesario la creación y manejo de una base de datos que satisficiera los requerimientos del sistema. • Ingeniería de programación. Ya que el proyecto (sistema) requería de diferentes bloques, la ingeniería de programación brindó las metodologías necesarias para organizar y estructurar de manera adecuada el sistema. 25 CAPÍTULO III MARCO TEÓRICO 3.1 ¿QUÉ ES UN SIG? Podemos encontrar tres definiciones en uso para SIG: (Rodríguez A, 2002) - SIG como disciplina, es una ciencia aplicada que se ocupa de todo lo referente a los SIG. En este sentido se habla de experiencia en SIG, cursos y seminarios sobre SIG, especialistas en SIG, libros sobre SIG, etcétera. - SIG como proyecto, es cada una de las realizaciones prácticas de la disciplina SIG. En una primera aproximación, es un sistema capaz de proporcionar cierta información, ya procesada, sobre elementos de los que se ocupa la Geografía. Esta es la definición principal, luego se dará una definición más precisa. - SIG como “software”. Las casas comerciales llaman SIG al programa, o programas integrados, que venden para el desarrollo de un SIG proyecto. Se trata de un caso de sinécdoque (tropo de dicción que consiste en designar un objeto por alguna de sus partes). Un SIG proyecto se compone de “hardware”, “software”, datos, personal y organización. El único problema estriba en que hay que ser consciente de la sinécdoque y no caer en la ingenuidad de creer que por el mero hecho de adquirir un SIG “software” ya se tiene un SIG proyecto. Antes de dar una definición de SIG, es conveniente decir lo que no es un SIG y así proceder a un deslinde de disciplinas afines. Un SIG no es una instalación de Cartografía Asistida por Computadora (CAC). La esencia de la Cac radica en que utiliza la potencia de las computadoras para producir mapas. El resultado final es el producto clásico, un documento cartográfico en papel, aún cuando pueda ser tan sofisticado como el mapa “a la carta”, en el que el usuario selecciona la escala, proyección cartográfica, zona, simbología, información que desea, para obtener finalmente un documento trazado a la medida de sus necesidades. Un SIG aplica las posibilidades de las tecnologías de la información a la tarea de consulta y análisis de un mapa, o conjunto de mapas, con datos de procedencia diversa. El producto final, en este caso, es una respuesta que puede tomar la forma de un archivo, un listado, un dibujo en papel, un gráfico en pantalla, un disquete, etcétera. Se puede decir que un SIG se comporta análogo a un individuo encerrado en un cajón con una colección de mapas y libros dedicado a contestar un tipo de preguntas previamente acordado. En suma, en el caso de la CAC la acción que implementa es la elaboración de mapas y en el caso de los SIG su objetivo es llevar a cabo consultas, entendiendo ambas acciones en sentido extenso. Un SIG tampoco es una Base de datos (Bd). Una Bd es un conjunto de datos compartidos e interrelacionados, diseñado para ser explotado de forma óptima por todas las aplicaciones que utiliza una organización. CAPÍTULO III 26 Aún cuando es cierto que un SIG suele incluir una Bd como núcleo principal, comprende más elementos, tales como programas de dibujo, utilidades gráficas, cambio de proyecciones, procedimientos de comprobación, métodos de adquisición, tratamiento de datos y corrección de errores. Mientras que el concepto de Bd solo abarca los datos y como mucho los programas que los mantienen y administran, la palabra SIG engloba también a las aplicaciones finales de que se dispone, al hardware, al personal y a la organización. Un SIG es algo mucho más amplio que una Bd. Por otro lado, los datos cargados en un SIG incluyen descripciones geométricas de entidades geográficas (topología), lo que marca una serie de diferencias prácticas que generan una problemática propia y diferenciadora frente a otros sistemas. La información geográfica es muy voluminosa en comparación con la que almacenan las bases de datos tradicionales. Esto origina problemas de administración, y organización muy específicos. En general, las transacciones habituales dentro de un SIG son muy pesadas, la operación más sencilla moviliza un gran número de registros porque afecta a descripciones geométricas que incluyen largas listas de coordenadas. Mostrar o analizar una zona de mediano tamaño, afecta a cientos de miles de datos. En cambio, una transacciónbancaria afecta a diez o doce registros, como máximo. El capturar, depurar, estructurar y actualizar cantidades tan extensas de datos, exige mucho trabajo interactivo, que ha de ser llevado a cabo por técnicos especializados. Esto hace que implementar un SIG sea un trabajo complejo y costoso, en la que errores de concepción se suelen pagar muy caro. Figura 3.1. En un CAC el resultado es solo un mapa (izquierda), en cambio un SIG tiene herramientas para análisis y consulta (derecha). ... .. " ,< u • ................... ~ ~""_ .... MARCO TEÓRICO 27 3.2 DEFINICIÓN DE SIG El Instituto Geográfico Nacional de España propone esta definición basada en una idea original de Bouillé: “Modelo informatizado del mundo real, descrito en un sistema de referencia geográfico, establecido para satisfacer unas necesidades de información específicas respondiendo, del mejor modo posible, a un conjunto de preguntas concreto. Esto implica una capacidad de registro selectiva ante los fenómenos del entorno y la elección de una estructura conceptual para los entes considerados, sus propiedades y los sucesos en los que se ven implicados.” 3.2.1 Elementos de un SIG (Rodríguez A, 2002) Un SIG es más que el software y el hardware juntos... Para que un SIG tenga vida también es necesario contar con datos y personal calificado (Bosque, 1992; Gutiérrez Puebla y Gould, 1994). No sólo es necesario contar con los cuatro elementos descritos, sino también que exista un cierto equilibrio entre ellos. Así, por ejemplo, si tenemos un software y un hardware excelentes, pero los datos o el personal especializado son mediocres, el resultado global será un SIG mediocre. En este sentido se puede establecer una analogía con una cadena cuya resistencia depende no del eslabón más fuerte, sino del más débil. 3.2.1.1 Software (soporte lógico) Existe una gran cantidad de sistemas comerciales en el mercado e incluso también algunos no comerciales (como Idrisi o GRASS), que pueden ser englobados en dos grandes familias en función de la forma en que modelan el espacio: los sistemas vectoriales y los sistemas ráster. Cada vez son más las empresas desarrolladoras de software que incluyen en el mismo producto soluciones de tipo vectorial y ráster. Las funcionalidades y los precios de unos sistemas y otros varían enormemente. EEnnttrraaddaa ddee ddaattooss IInntteerrffaassee ddee uussuuaarriioo GGeeoobbaassee ddee ddaattooss DDeesspplliieegguuee yy ppuubblliiccaacciióónn TTrraannssffoorrmmaacciióónn Figura 3.2. Los principales componentes de software de un Sistema de información geográfica. .------- ----I ----I --------- -----I ---- ----, -----, --------- 7: .~ : ~~'-)J tl-----J~ I 11 i II 1.---L1r---1! , i , ' ~_________________ i _________ I _________ I _________ I - ______ 1 CAPÍTULO III 28 3.2.1.2 Hardware (soporte físico) Por su menor costo, su mayor implantación y sus prestaciones cada vez mayores, las computadoras personales (PC) son la plataforma más utilizada. Además es necesario disponer de determinados periféricos para la captura de la información geográfica (tableta digitalizadora, barredor óptico) y para la impresión de los resultados finales (trazador o impresora). 3.2.1.3 Datos Constituyen una representación simplificada del mundo real con la que los expertos tienen que trabajar. Cuando se habla de datos en el contexto de los SIG se alude a datos directamente utilizables por la computadora, es decir, mapas digitales. El usuario tiene dos soluciones: realizar él mismo las operaciones de captura de información través de los periféricos correspondientes (es decir, digitalizando o “escaneando” mapas) o adquirir la información necesaria en el mercado. La primera solución es larga y laboriosa: en muchos proyectos SIG la fase que más tiempo ocupa es la captura de información, cuando en buena lógica debería serlo el análisis o, en su caso, la producción cartográfica. En cuanto a la segunda solución, desgraciadamente existe relativamente poca información geográfica en el mercado y esa información a veces tiene una calidad inferior a la requerida y un precio todavía relativamente alto. Por eso se dice que los datos constituyen el verdadero talón de Aquiles de los Sistemas de Información Geográfica. Sin embargo es justo reconocer que cada vez es mayor la información disponible y que tecnologías afines, como la teledetección y los sistemas de geoposicionamiento global (GPS), proporcionan cada vez más información, cuyo nivel de detalle va en aumento a la vez que su precio baja (Gould, 1998). Figura 3.3. Los principales componentes de hardware de un Sistema de información geográfica. Digitalizador Graficador Computadora Unidad de CD Impresora Red t 15 = ~I D I~ - ~ ~. = 1 ¿ ~ @ ~ "1 D MARCO TEÓRICO 29 3.2.1.4 Personal Por último, el personal que trabaja con los SIG constituye una pieza clave en su funcionamiento. La formación de expertos en Sistemas de información geográfica es una cuestión fundamental, a la que se está prestando una atención cada vez mayor. La situación en este campo también ha mejorado notablemente como consecuencia de la mayor facilidad de manejo del software actual, que supone una rebaja considerable en los costos de formación de capital humano. 3.2.2 Funcionalidades básicas de los Sistemas de Información Geográfica (Gutiérrez, 2000) Los Sistemas de Información Geográfica tienen usos muy distintos y por ello cuentan con un amplio repertorio de funcionalidades, desde las más sencillas, como dibujar mapas, hasta otras considerablemente más complejas, como el análisis de redes. En general, el trabajo con un SIG como herramienta de modelado supone la utilización de numerosas funcionalidades de forma secuencial. Entre las funcionalidades típicas de los SIG se encuentran: 3.2.2.1 Entrada de información La entrada de información se puede realizar de distintas formas: digitalización en tableta digitalizadora o en escáner, importación de archivos de CAD o de otros SIG, importación de archivos con datos sobre los atributos de los objetos, etc. También es posible incorporar imágenes de satélite o importar archivos generados mediante la tecnología GPS (Sistema de Posicionamiento Global). 3.2.2.2 Presentación de la información En diferentes ocasiones el usuario de un SIG requiere de presentar la información, ya sea simplemente la información que ha cargado en el sistema o los resultados de un análisis previamente efectuado. Los sistemas tienen una serie de utilidades que permiten confeccionar mapas de alta calidad: paletas de color y de tramas, símbolos, posibilidad de representación de una o más variables al mismo tiempo, escala gráfica, tipos de letras distintos para los títulos y la leyenda, etc. Asimismo pueden elaborar mapas en 3D (fijos o en movimiento), generar perfiles Figura 3.4. Colección y entrada de datos. M~_ T.d.... Di¡ ;"w. .... .- Óptic ... S ...... pJ. tter Ok • .,..,i . ..... _u..,. M. üos -oc-_ y _,tic .. I Entrada de datos I CAPÍTULO III 30 topográficos y presentar la información de la base de datos alfanumérica en forma de tablas o resúmenes numéricos. 3.2.2.3 Consultas a la base de datos Un SIG puede ser utilizado como herramienta de análisis, pero también simplemente como instrumento de consulta. En multitud de aplicaciones, especialmente en las de tipo inventario, las consultas a la base de datos constituyen una operación de una importancia capital.
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